纳米氧化铈通过调节抗氧化防御、苯丙烷生物合成和植物激素平衡增强柽柳（Tamarix chinensis）的盐胁迫耐受性

《Plant Nano Biology》：Nano-cerium oxide enhances salt stress tolerance in Tamarix Chinensis by regulating antioxidant defense, phenylpropanoid biosynthesis and phytohormone balance

　　

CeO₂纳米颗粒恢复盐胁迫下柽柳（Tamarix chinensis）的生长、叶绿素含量和根系发育，并减轻其超微结构损伤。CeO₂纳米颗粒（CeO₂ NPs）维持离子和渗透稳态，这与增强抗氧化系统以清除过量活性氧（ROS）有关。CeO₂ NPs调节苯丙烷-黄酮生物合成，并平衡脱落酸（ABA）/茉莉酸（JA）/水杨酸（SA）植物激素水平。研究人员揭示了水培高NaCl胁迫下CeO₂ NPs介导的盐生植物胁迫缓解机制，为未来在复杂盐碱条件下的测试奠定基础。

全球约有20%的耕地受到盐碱化影响，土壤中过量盐分积累会诱导离子胁迫和渗透胁迫，抑制作物形态建成、代谢活动和生理功能，并导致活性氧（ROS）过量积累，造成亚细胞损伤。纳米材料因其大比表面积和高表面活性，在提高作物耐盐性方面展现出潜力。然而，以往研究多集中于耐盐能力有限的甜土植物，且有效浓度范围多在100 mM盐浓度以下，对能在中度至重度盐碱地生长的盐生植物研究较少。柽柳（Tamarix chinensis）是一种泌盐盐生植物，能适应中度至重度盐碱土壤，但纳米颗粒对其盐胁迫缓解机制尚不清楚。因此，研究人员开展本研究，以揭示纳米氧化铈（CeO₂ NPs）增强柽柳耐盐性的生理与分子机制。

研究人员采用水培实验，设置对照（CK）、550 mM NaCl胁迫（NaCl）、NaCl+700 mg/L CeO₂ NPs、单独CeO₂ NPs四个处理，结合生理表型测定、超微结构观察、离子组分析、转录组测序和植物激素定量，系统研究了CeO₂ NPs对盐胁迫下柽柳的影响。研究发现，CeO₂ NPs主要通过增强抗氧化防御系统、调节苯丙烷-黄酮生物合成、平衡ABA/JA/SA植物激素水平来缓解盐胁迫，恢复植株生长和叶绿素含量，减轻细胞超微结构损伤。该研究为利用纳米技术开发盐碱地、提升盐生植物培育与生态改善提供了理论依据，论文发表在《Plant Nano Biology》。

研究人员以遗传背景一致的柽柳插条为材料，在550 mM NaCl胁迫下施加700 mg/L CeO₂ NPs。主要技术包括：透射电镜（TEM）观察细胞超微结构；电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）测定组织铈含量及Na⁺/K⁺比值；化学染色与分光光度法测定H₂O₂、丙二醛（MDA）含量及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）活性；转录组测序（RNA-seq）结合加权基因共表达网络分析（WGCNA）筛选关键通路和核心基因；RT-qPCR验证基因表达；超高效液相色谱-质谱联用（UPLC-MS）定量脱落酸（ABA）、茉莉酸（JA）和水杨酸（SA）。生理生化指标设5个生物学重复，转录组和RT-qPCR设3个生物学重复。

研究结果如下：

3.1 CeO₂ NPs表征及最适浓度筛选
通过透射电镜（TEM）和zeta电位分析，CeO₂ NPs为球形，平均粒径约50 nm，在水中分散良好。预实验显示，700 mg/L CeO₂ NPs使柽柳泌盐速率最高、盐害指数最低，因此选定该浓度进行后续实验。

3.2 盐胁迫和CeO₂ NPs对柽柳形态的影响
盐胁迫使柽柳生物量降低54%，叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量显著下降，总根长、根表面积和根体积均受抑制。与单独盐胁迫相比，CeO₂ NPs共处理使生物量增加90.9%，总叶绿素、叶绿素a和叶绿素b分别恢复28.0%、25.0%和22.